改性沸石吸附低濃度氨氮廢水及其脫附的研究

采用氯化鈉溶液對(duì)某地天然沸石改性,以低濃度氨氮廢水為處理對(duì)象,比較了天然沸石和改性沸石的吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)吸附,并進(jìn)行了改性沸石的動(dòng)態(tài)脫附研究。結(jié)果表明,沸石的平衡吸附量隨著平衡濃度的增大而增大;Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述沸石吸附低濃度氨氮廢水的行為,改性沸石比天然沸石具有更大的吸附氨氮能力。假二級(jí)方程很好地?cái)M合沸石吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。裝填105 g的改性沸石吸附柱有效處理20 mg/L氨氮的廢水量為40 L,是裝填相同質(zhì)量天然沸石吸附柱的2.67倍,出水氨氮濃度小于5 mg/L。用含氯化鈉和氫氧i化鈉的溶液脫附改性沸石吸附柱吸附的氨氮,脫附率為95.2%。

 氨氮是水體中氮的主要形態(tài)之一,是水體富營養(yǎng)化的一種主要污染物。在水污染較嚴(yán)重的地區(qū),執(zhí)行越來越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),如江蘇省在太湖地區(qū)污水處理廠氨氮排放限值執(zhí)行5 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)(DB32/1072-2007)。太湖流域不少污水處理廠面臨提標(biāo)的問題,需要強(qiáng)化氨氮的去除。因此,有必要研究既經(jīng)濟(jì)又有效的低濃度氨氮去除方法。由于沸石資源在我國儲(chǔ)量豐富、成本低廉,利用沸石處理廢水中低濃度氨氮無疑是一種有前景的方法。天然沸石可以有效吸附廢水中的氨氮,但由于天然沸石的吸附容量較小,再生頻繁,影響其大規(guī)模應(yīng)用。近年來,國內(nèi)研究人員研究天然沸石改性,取得了較好的效果,但這些研究針對(duì)較高濃度的氨氮廢水。

沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮

沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮:處理大風(fēng)量含濃度低于800ppm、40C溫度以下的VOCs氣體,通過轉(zhuǎn)輪內(nèi)的沸石被吸附,以系統(tǒng)抽氣變頻風(fēng)機(jī)將干凈尾氣排入大氣。吸附器為立式轉(zhuǎn)輪可提供大量的氣體接觸沸石表面積,轉(zhuǎn)輪持續(xù)以每小16轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。提供95%以上的VOCs去除率。

脫附:轉(zhuǎn)輪內(nèi)VOCs被濃縮,由處理區(qū)進(jìn)入再生區(qū),利用熱交換器提供的熱流(約200℃;)來進(jìn)行脫附,脫附完成后旋轉(zhuǎn)至冷卻區(qū),以常溫空氣吹掃冷卻至常溫、再旋轉(zhuǎn)至吸附濃縮區(qū)。

氧化:脫附出高濃度VOCs氣流,由脫附風(fēng)機(jī)抽送至蓄熱式焚化爐(RTO)或催化燃燒(CO)內(nèi)燃燒焚化處理,氧化生成CO2及H2O排至大氣。燃燒室高溫氣流被引出至氣對(duì)氣熱交換器,與常溫空氣進(jìn)行熱交換、升溫至脫附溫度的熱流,供脫附使用達(dá)到省能目的。

沸石對(duì)生活污水氨氮處理的優(yōu)勢(shì)

沸石對(duì)生活污水氨氮處理的優(yōu)勢(shì) 選擇沸石去除氨氮主要是利用沸石對(duì)陽離子的選擇換吸附能力以及可以再生的特性。沸石的選擇換吸附能力既要依靠表面的色散力，也要依靠內(nèi)部較大的靜電力。由于沸石晶格孔穴中分布有陽離子，部分結(jié)構(gòu)也具有負(fù)電荷，從而形成強(qiáng)大的電場(chǎng)，吸附能力很強(qiáng)，因此對(duì)氨氮具有較大的吸附效應(yīng)。此外，沸石還具有強(qiáng)大的離子交換性能。沸石孔穴的直徑為0.6-1.5nm，而銨離子直徑約為0.286nm，這就使得離子態(tài)的氨氮能夠通過沸石中的孔穴和通道到達(dá)沸石表面，與沸石晶格中的Ca2 、Na 等陽離子發(fā)生交換，將其置換下來，使水中的氨氮量減少。為了更好地去除廢水中的氨氮，可以對(duì)沸石進(jìn)行改性來提高沸石對(duì)氨氮的吸附能力。 另外，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，沸石的粒徑大小對(duì)氨氮的吸附效果有顯著的影響。天然沸石的粒徑越小，濾液中氨氮的濃度越低，沸石對(duì)污水中氨氮的去除能力越高，其中粒徑1-2mm的天然沸石對(duì)氨氮的吸附率變化范圍相比粒徑3-5mm的天然沸石可提高近20%。這是因?yàn)槠渌蛩叵嗤膶?shí)驗(yàn)條件下，沸石的粒徑越小，其單位面積的沸石與污水水樣的接觸面積就越分散，比表面積相對(duì)越大，水中的分子態(tài)和離子態(tài)氨氮更容易與沸石接觸，吸附交換的速率就越大。而粒徑較大的沸石易達(dá)到動(dòng)態(tài)吸附平衡，對(duì)氨氮的吸附效果相對(duì)較差，吸附容量較低，氨氮去除率就越低。 總之，沸石是一種效果穩(wěn)定、綠色環(huán)保的水處理吸附劑，經(jīng)改性后的沸石性能好、處理，適合用于綜合治理污水等工程，具有較強(qiáng)的廢水污染物處理能力，如對(duì)生活污水中的磷化物，工業(yè)廢水中的重金屬離子、有機(jī)物等污染物有明顯的去除效果，因此符合我國環(huán)保發(fā)展理念，值得開發(fā)與推廣應(yīng)用。